知识点十二：组合模式
一、概述
组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。它属于23种GOF设计模式的结构型设计模式 ，它创建了对象组的树形结构。
这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。
二、优缺点及使用场景
1、优点
- 组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，它让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制。
- 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码。
- 在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。
- 组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子对象和容器对象的递归组合，可以形成复杂的树形结构，但对树形结构的控制却非常简单。
2、缺点
- 在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象，例如在某个文件夹中只能包含文本文件，使用组合模式时，不能依赖类型系统来施加这些约束，因为它们都来自于相同的抽象层，在这种情况下，必须通过在运行时进行类型检查来实现，这个实现过程较为复杂。
3、使用场景
- 在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，客户端可以一致地对待它们。
- 在一个使用面向对象语言开发的系统中需要处理一个树形结构。
- 在一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象，而且它们的类型不固定，需要增加一些新的类型。
三、模式中的角色及其职责和实现方式
1、角色
- 抽象构件（Component）角色：它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口，在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现。在抽象构件中定义了访问及管理它的子构件的方法，如增加子构件、删除子构件、获取子构件等。
- 叶子构件（Leaf）角色：它在组合结构中表示叶子节点对象，叶子节点没有子节点，它实现了在抽象构件中定义的行为。对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过异常等方式进行处理。
- 容器构件（Composite）角色：它在组合结构中表示容器节点对象，容器节点包含子节点，其子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点，它提供一个集合用于存储子节点，实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法，在其业务方法中可以递归调用其子节点的业务方法。
2、实现方式
组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。同时容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。
四、Java中的实现
IFile.java
/**
* @Description: 文件节点抽象(是文件和目录的父类)
* @Author: Ling.D.S
* @Date: Created in 2018/11/20 9:15
*/
public interface IFile {
//显示文件名称
public void display();
//添加节点
public boolean add(IFile file);
//删除节点
public boolean remove(IFile file);
//获取节点
public List<IFile> getChild();
}
File.java
/**
* @Description:
* @Author: Ling.D.S
* @Date: Created in 2018/11/20 9:20
*/
public class File implements IFile {
private String name;
public File(String name) {
this.name = name;
}
public void display() {
System.out.println(name);
}
public boolean add(IFile file) {
return false;
}
public boolean remove(IFile file) {
return false;
}
public List<IFile> getChild() {
return null;
}
}
Folder.java
/**
* @Description:
* @Author: Ling.D.S
* @Date: Created in 2018/11/20 9:23
*/
public class Folder implements IFile {
private String name;
private List<IFile> children;
public Folder(String name) {
this.name = name;
children = new ArrayList<IFile>();
}
public void display() {
System.out.println(name);
}
public boolean add(IFile file) {
return children.add(file);
}
public boolean remove(IFile file) {
return children.remove(file);
}
public List<IFile> getChild() {
return children;
}
}
MainClass.java
/**
* @Description: 客户端
* @Author: Ling.D.S
* @Date: Created in 2018/11/20 9:29
*/
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
//构造c盘
Folder rootFolder = new Folder("C:");
//ling文件夹
Folder lingFolder = new Folder("ling");
//ling.txt文件
File lingFile = new File("ling.txt");
rootFolder.add(lingFolder);
rootFolder.add(lingFile);
//遍历第一次
displayTree(rootFolder,0);
System.out.println("================");
//这时候添加ling文件的兄弟节点
Folder songFolder = new Folder("song");
//ling.txt文件
File songFile = new File("song.txt");
rootFolder.add(songFolder);
rootFolder.add(songFile);
//遍历第二次
displayTree(rootFolder,0);
System.out.println("================");
//这时候添加song文件的子节点
Folder deFolder = new Folder("de");
//ling.txt文件
File deFile = new File("de.txt");
songFolder.add(deFolder);
songFolder.add(deFile);
//遍历第三次
displayTree(rootFolder,0);
}
//遍历树节点,打印名称
public static void displayTree(IFile rootFolder, int deep) {
//层次分隔符,为了好看,无实意
for (int i = 0; i < deep; i++) {
System.out.print("--");
}
rootFolder.display();
//获取子节点
List<IFile> children = rootFolder.getChild();
//遍历
for (IFile child : children) {
//如果是文件就答应文件的文件名
if (child instanceof File) {
for (int i = 0; i <= deep; i++) {
System.out.print("--");
}
child.display();
} else {
displayTree(child,deep+1);
}
}
}
}
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